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“宇宙大爆炸理论”之父是谁?

大多数人只记住了某某原理之父、某某元素之母,却忘记了一个又一个铺路的先驱者。

“宇宙大爆炸理论”之父是谁?还真不是你们以为的霍金
 
 
 
 

模拟宇宙大爆炸

似乎一提起宇宙大爆炸,反射弧就会自动锁定霍金,有着宇宙之王称号的他难道也是“宇宙大爆炸理论之父”?不对!听说过质变与量变么,霍金其实也是站在巨人的肩膀上摘的苹果。而这些巨人,个个都是天文界的大佬!

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感受下科学界的大佬气势

一、维斯托·斯里弗:第一个发现星云推移的人

如果把宇宙大爆炸比喻成一朵炸开的巨大烟花,那么最先发现这朵烟花的人一定很不一般。大爆炸理论是根据对宇宙结构的实验观测和理论推导发展而来,维斯托·斯里弗就第一个发现了推移痕迹。

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维斯托·斯里弗

斯里弗出生在美国的印第安那州,并在印第安纳大学布卢明顿分校完成学业。他没有选择从事当时最热门的金融领域,去过赚大把的钞票的华尔街生活,而是留在了亚利桑那州旗杆市的罗威尔天文台。

天文台的工作注定孤单寂寞,但1912年斯里弗终于迎来了他人生的高潮——成功测量了旋涡星系的多普勒频移,并和他的好基友卡尔·韦海姆·怀兹证实了绝大多数类似的星云都在退离地球。

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知识点:何为“星系红移”

这操作够厉害了是吧?然而缺陷来了,斯里弗本人根本没有意识到这个观测结果对宇宙学的意义,所以也就没有继续再往下研究下去。因为在当时连这些“星云”是否在银河系之外的“岛宇宙”都没人能给个定论!即使发现星云在退离地球,也无法推演出个啥。

但自带强大天文天赋的斯里弗注定不是个平凡人。他不仅在天文台步步高升,直到当了台长。

在天文领域,他还用光谱判定了行星的自转周期和大气层的成分;1929年在地球大气层的中气层中发现了钠层;后来他雇佣了另一个天才克莱德·汤博并支持其工作,促使汤博在1930年发现了冥王星。

塞翁失马,焉知非福,说的就是他了。

二、阿尔伯特·爱因斯坦:推动发现宇宙大爆炸,我也有份儿

如果提及宇宙大爆炸绕不开霍金的话,那么,爱因斯坦就更不用说了。这位IQ200的物理天才在1915年创立广义相对论后,物理学领域发生了翻天覆地的大革命。

它打破了之前认为“时间和空间是两个独立的观念,彼此之间没有联系”的绝对时空观,更加深刻地揭示了时间和空间的本质属性。又进一步发展了牛顿力学,将其概括在了相对论力学中,推动物理学发展到了一个新的高度。

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爱因斯坦

更为神奇的是,原本是物理学领域的重大发现,使当时的天文学界也发生了“地震”。1917年,爱因斯坦将广义相对论理论应用到整个宇宙,发表了论文《根据广义相对论对宇宙学所做的考察》,建立了物理宇宙学。

然而,当时从广义相对论出发建立的宇宙模型不是静态的,而当时的人们大部分都相信宇宙是静止不变的,为此,爱因斯坦还在方程中加入了一个宇宙学常数来进行修正。

厉害就是厉害,最终事实证明,天才提出的广义相对论所预言的引力透镜和黑洞,与有些天文观测到的现象完全符合。

三、亚历山大·弗里德曼:修复缺陷,还得我来

爱因斯坦提出广义相对论对天文学界震撼很大,但也无法完全得出宇宙大爆炸的结论,甚至还有一些小缺陷亟待去修复。

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亚历山大·弗里德曼

苏联宇宙学家、数学家亚历山大·弗里德曼就成了修复这个缺陷的专家,他在1922年提出了一个假设:宇宙在大尺度上的均匀和各向同性,就能利用引力场方程推导出描述空间上均一且各向同性的弗里德曼方程。由此一来,这一组方程中的宇宙学常数就可以消掉了!

他还发现了广义相对论引力场方程一个重要的解,即弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克度规。

结合之前的研究成果,终于在1924年,他发表论文阐述了膨胀宇宙的思想,震惊世界。从他的方程计算得到的宇宙模型被称为“弗里德曼宇宙模型”,他也成为了用数学方式提出宇宙模型的第一人!

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宇宙膨胀示意图

天文学界的牛人,也驾驭得住气象学。弗里德曼是动力气象学的创始人,他研制的探测气球可升至1万到1.74万米高空,创造了当时探测气球爬升高度的吉尼斯纪录。

当时的俄国高层看中他的才能,专门聘他在第一次世界大战期间为俄军做气象工作,并因为突出的贡献,战后还被追授列宁勋章。除此之外,他还是位独具慧眼的老师。他的得意门生乔治·伽莫夫也是俄国著名的物理学家和天文学家,在核物理学提出过原子核的核流体假设。

四、埃德温·哈勃:不会做论证题的运动员,不是个好天文学家

仅有文字的假设,没有眼见为实的证据,再精密的假设也迟早会被推翻。弗里德曼很幸运,一个叫埃德温·哈勃的年轻人出现了。是的,你没有看错,哈勃望远镜就是以他的名字命的名。

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埃德温·哈勃

埃德温·哈勃出生在美国密苏里州,并在芝加哥大学获得天文学博士学位。1922年哈勃在威尔逊,心血来潮地用当时世界上最大的望远镜观测下仙女座星云。谁知不看不知道,一看吓一跳,仙女座星云里竟然有跟银河系非常相似的一颗星!

他计算了下这颗星到地球的距离,结果发现这颗星比他想象得还要远,近似百万光年。在巨大的震惊之下,他又继续探测其他星系,并计算许多其它星系的距离,最后,把宇宙的前沿扩大到几百万光年……

这是个什么概念?当时的人们对宇宙的认知,就是宇宙=银河系,突然有人跳出来说发现了其他星系。你说震不震惊,惊不惊讶?

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以埃德温·哈勃之名命名的哈勃空间望远镜

抱着对银河系外世界的巨大好奇心,他继续研究了星系发射的光波,观察到外星系发来的光发生了红移,而且不是个例,他总结了46个星座的结果都是这样。并且,它们离得愈远,分开的速度也愈快。

这就意味着:星系并不是像我们想象中那样保持不动的,而是正在彼此移开!这个关系被称为哈勃定律,它也证明了弗里德曼的假设——宇宙正在膨胀。

不过,很多人不知道的是,这么厉害的天文学大佬哈勃是个被天文耽误了的运动健将。哈勃身体强壮,擅长拳击,大学毕业后就有人竭力劝他参训世界重量级拳击锦标赛,但是他还是选择了继续学业。

世界少了一个拳击手,多了一个天文学家。

五、乔治·勒梅特:真正的“宇宙大爆炸理论”之父

不知道从什么时候开始,是出于方便记忆还是啥的,数理化界有一个恶趣味——特别喜欢给各大理论、元素找老板。比如元素周期表之父、夸克之父……

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乔治·勒梅特

而铺垫了那么多大佬,真正的“宇宙大爆炸理论”之父却是比利时物理学家&神父乔治·勒梅特。他在1927年首先提出了关于宇宙起源的大爆炸理论,认为宇宙开始于一个小的原始“超原子”的灾变性爆炸,由此,被封“父”。

但他封“父”的过程可以说是欧神附体了。1927年,勒梅特和弗里德曼都用各自的方法证明了宇宙是膨胀的,但当时勒梅特在不清楚弗里德曼研究成果的情况下,先发表了指出宇宙是膨胀的论文,阴差阳错地成为了提出宇宙大爆炸理论的第一人。

唯一和弗里德曼不同的是,他特别指出星系可能是能够显示宇宙膨胀的试验粒子,第一次尝试从科学上说明宇宙开始膨胀的事件原委。

不过,让人心酸的是,虽然他成功给世界普及了原始原子的见解,但是当时1930年代的大多数天文学家根本不理会他,反而更多地按照弗里德曼提出的角度去进行研究。勒梅特心态也是很好了,管你们支持谁,反正我这辈子支持大爆炸思想不放手了。最终他笑到了最后,亲眼看到他的观点被接受为标准宇宙模型。

说到底,就跟人人都争做第一的道理一样,第二名永远是被人遗忘的存在。我们都只记住了某某原理之父、某某元素之母,却忘记了一个又一个铺路的先驱者。最终摘得苹果的胜利者获得了他该得的荣誉,但那些巨人们也不该就此被湮没在历史的尘埃里……

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